Biologiese substraten van beloning en aversie: 'n nucleus accumbens aktiwiteit hipotese (2009)

A. Farmakologiese bewyse

Dit is goed gevestig dat dwelms van mishandeling (Di Chiara en Imperato, 1988) en natuurlike belonings (Fibiger et al., 1992; Pfaus, 1999; Kelley, 2004) het die algemene optrede om ekstrasellulêre konsentrasies dopamien in die NAc te verhoog. Daarbenewens verminder letsels van die NAc die lonende effekte van stimulante en opiate (Roberts et al., 1980; Kelsey et al., 1989). Farmakologie studies in rotte (bv. Caine et al., 1999) en ape (bv. Caine et al., 2000) stel voor dat D2-agtige reseptorfunksie 'n kritieke rol in beloning speel. Daar is egter studies wat die direkte mikroinfusie van dwelms in hierdie gebied insluit wat die sterkste bewyse vir sy rol in belonende state verskaf het. Byvoorbeeld, rotte sal die dopamien-vrystelling-agent amfetamien self direk in die NAc (Hoebel et al., 1983), wat die versterkende effekte toon wat ekstracellulêre dopamien in hierdie streek verhoog. Rotte sal ook die dopamien heropname inhibeerder kokaïen self in die NAc toedien, alhoewel hierdie effek verrassend swak is in vergelyking met wat met amfetamien gerapporteer is (Carlezon et al., 1995). Hierdie waarneming het gelei tot spekulasie dat die belonende effekte van kokaïen buite die NAc bemiddel word, in gebiede soos die olfaktoriese tuberkel (Ikemoto, 2003). Rotte sal egter die dopamien heropname inhibitor nomifensien self in die NAc (Carlezon et al., 1995), wat daarop dui dat die plaaslike narkose eienskappe van kokaïen ingewikkeld studies maak waarin die geneesmiddel direk op neurone toegedien word. Co-infusie van die dopamien D2-selektiewe antagonist sulpiride verswak intrakraniale selfadministrasie van nomifensien, wat 'n sleutelrol vir D2-agtige reseptore toon in die lonende effekte van intra-NAc mikroinfusies van hierdie geneesmiddel. Wanneer dit saam met bewyse uit 'n verskeidenheid ander studies oorweeg word (sien Rompré en Wise, 1989), is hierdie studies heeltemal in ooreenstemming met die teorieë wat in die 1980's voorkom. Dopamienaksies in die NAc speel 'n noodsaaklike en voldoende rol in beloning en motivering .

Alhoewel daar min kontroversie is dat dopamienaksies in die NAc voldoende is vir beloning, het ander werk die idee begin uitdaag dat dit nodig is. Byvoorbeeld, rotte sal selfmoord direk in die NAc toedien (Olds, 1982), weg van die sneller sone (die VTA) waarin die dwelm optree om ekstrasellulêre dopamien in die NAc te verhoog (Leone et al., 1991; Johnson en Noord, 1992). Aangesien μ- en δ-opioïed-reseptore direk op NAc MSN's geleë is (Mansour et al., 1995), was hierdie data die eerste wat daarop dui dat beloning veroorsaak kan word deur gebeurtenisse wat parallel met (of stroomaf) van dié wat deur dopamien veroorsaak word, voorkom. Rotte sal ook fencyklidien (PCP) selfadministreer, 'n komplekse geneesmiddel wat 'n dopamien heropname inhibeerder en 'n nie-mededingende NMDA antagonis is, direk in die NAc (Carlezon and Wise, 1996). Twee lyne van bewyse dui daarop dat hierdie effek nie dopamien-afhanklik is nie. Eerstens word intrakraniale selfadministrasie van PCP nie beïnvloed deur mede-infusie van die dopamien D2-selektiewe antagonist sulpiride nie; Tweedens sal rotte ander nie-mededingende (MK-801) of mededingende (CPP) NMDA-antagoniste self-administreer sonder direkte effekte op dopamienstelsels direk in die NAc (Carlezon and Wise, 1996). Hierdie data het vroeë bewyse verskaf dat blokkade van NMDA-reseptore in die NAc voldoende is vir beloning, en by vergoeding kan beloning dopamien-onafhanklik wees. Daar word verwag dat blokkade van NMDA reseptore 'n algehele vermindering in die opwekbaarheid van NAc MSNs sal veroorsaak sonder om die opwaartse inset van die basislyn te beïnvloed wat deur AMPA-reseptore gemedieer word (Uchimura et al., 1989; Pennartz et al. 1990). Dit is belangrik dat rotte ook self-geadministreerde NMDA antagoniste in diep lae van die PFCCarlezon and Wise, 1996), wat direk na die NAc projekteer (sien Kelley, 2004) en is gekonseptualiseer as deel van 'n inhibitiewe ("STOP!") motiveringsbaan (Childress, 2006). By die oorweging van hierdie studie het hierdie studies twee kritiese stukke bewyse verskaf wat 'n prominente rol gespeel het in die formulering van ons huidige werkhipotese. Eerstens word dopamienafhanklike beloning verswak deur blokkade van D2-agtige reseptore, wat inhibitiewe reseptore oorheersend is. in die NAc op die MSNs van die indirekte pad; en tweedens, die gebeure wat verwag word om die algehele opwinding van die NAc te verminder (bv. stimulering van G_igekoppelde opioïde reseptore, verminderde stimulasie van opwekkerende NMDA-reseptore, verminderde opwekkende insette) is voldoende vir beloning. Hierdie interpretasie het gelei tot die ontwikkeling van 'n model van beloning waarin die kritieke gebeurtenis verminderde aktivering van MSN's in die NAc (Carlezon and Wise, 1996).

Ander farmakologiese bewyse ondersteun hierdie teorie, en impliseer kalsium (Ca2 +) en sy tweede boodskapperfunksies. Geaktiveerde NMDA reseptore hek Ca2 +, 'n intrasellulêre sein molekule wat membraan depolarisasie, neurotransmitter vrystelling, seintransduksie, en geen regulering kan beïnvloed (sien Carlezon en Nestler, 2002; Carlezon et al., 2005). Mikroinjectie van die L-tipe Ca2 + antagonist diltiazem direk in die NAc verhoog die lonende effekte van kokaïen (Chartoff et al., 2006). Die meganismes waardeur diltiasem-geïnduseerde veranderinge in Ca2 + -toevoer beloning beïnvloed, is onbekend. Een moontlikheid is dat blokkade van Ca2 + -toevoer deur spanning-aangedrewe L-tipe kanale die vuursnelheid van neurone in die ventrale NAc verminder (Cooper en White, 2000). Dit is egter belangrik om daarop te let dat diltiazem alleen nie lonend was nie, ten minste by die dosisse wat in hierdie studies getoets is. Dit kan aandui dat die basislynvlakke van Ca2 + -toevoer via L-tipe kanale binne die NAc normaalweg laag is, en moeilik om verder te verminder. 'N verwante moontlikheid is dat mikroinjectie van diltiazem verminder aversive aksies van kokaïen wat gemedieer word binne die NAc, ontmaskende beloning. Byvoorbeeld, aktiwiteit van die transkripsiefaktor cAMP reaksie element bindende proteïen (CREB) in die NAc word geassosieer met aversive state en vermindering in kokaïenbeloning (Pliakas et al., 2001; Nestler en Carlezon, 2006). Die aktivering van CREB hang af van fosforilering, wat kan plaasvind deur aktivering van L-tipe Ca2 + -kanale (Rajadhyaksha et al., 1999). Fosforyleerde CREB kan die uitdrukking van dynorphine, 'n neuropeptide wat 'n bydrae tot aversive state veroorsaak deur die aktivering van K-opioïed reseptore in die NAc (vir hersiening, sien, sien Carlezon et al., 2005). Die potensiële rol van intra-NAc Ca2 + in die regulering van belonende en aversive state is 'n algemene tema in ons werk wat hieronder in meer besonderhede verduidelik sal word.

B. Molekulêre bewyse

Muise wat nie dopamien D2-agtige reseptore het nie, het sensitiwiteit verminder vir die lonende effekte van kokaïen (Welter et al., 2007). Ablasie van D2-agtige reseptore verminder ook die lonende effekte van morfien (Maldonado et al., 1997) -Presumably deur die vermoë van dwelm te verminder om dopamien via VTA-meganismes te stimuleer: Leone et al., 1991; Johnson en Noord, 1992) En laterale hipotalamiese breinstimulasie (Elmer et al., 2005). Een interpretasie van hierdie bevindings is dat die verlies van D2-reseptore in die NAc die dopamienvermoë verminder om die indirekte weg te inhibeer, 'n vermeende meganisme van beloning. Hierdie bevindings, wanneer dit gekombineer word met bewyse dat menslike verslaafdes dopamien D2-like receptor binding in die NAc verminder het, stel voor dat hierdie reseptor 'n noodsaaklike rol speel in die kodering van beloning (Volkow et al., 2007).

Ander vooruitgang in molekulêre biologie het die opsporing van neuroadaptatiewe reaksies op misbruikmiddels moontlik gemaak en die vermoë om sulke veranderinge in diskrete breinareas na te boots om hul betekenis te ondersoek. Een sodanige verandering is in die uitdrukking van AMPA-tipe glutamaatreseptore, wat alomteenwoordig in die brein uitgedruk word en bestaan ​​uit verskillende kombinasies van die reseptor subeenhede GluR1-4 (Hollmann et al., 1991; Malinow en Malenka, 2002). Dwelms van mishandeling kan GluR uitdrukking in die NAc verander. Byvoorbeeld, herhaalde intermitterende blootstelling aan kokaïen verhoog GluR1 uitdrukking in die NAc (Churchill et al., 1999). Verder is die GluR2 uitdrukking verhef in die NAc van muise wat ontwerp is om ΔFosB uit te druk, 'n neuroadaptasie gekoppel aan verhoogde sensitiwiteit vir dwelmmisbruik van misbruik (Kelz et al., 1999). Studies waarin virusvektore gebruik is om GluR1 selektief in die NAc te vermeerder, dui daarop dat hierdie neuroadaptasie geneig is om kokaïen aversive in kondisioneringstoetse te maak, terwyl verhoogde GluR2 in die NAc kokaïenbeloning verhoog (Kelz et al., 1999). Potensiële verduidelikings vir hierdie patroon van bevindings het waarskynlik Ca2 + en sy effek op neuronale aktiwiteit en intrasellulêre seinwerking. Verhoogde GluR1-uitdrukking bevoordeel die vorming van GluR1-homomere (of GluR1-GluR3 heteromere) AMPARs, wat Ca2 + -permeable is (Hollman et al., 1991; Malinow en Malenka, 2002). In teenstelling bevat GluR2 'n motief wat Ca2 + instroming voorkom; dus verhoogde uitdrukking van GluR2 sal die vorming van GluR2-bevattende Ca2 + -permeeerbare AMPAR's bevorder (en teoreties verminder die aantal Ca2 + -permeable AMPARs). GluR2-bevattende AMPARs het dus fisiologiese eienskappe wat hulle funksioneel onderskei van diegene wat hierdie subeenheid ontbreek, veral met betrekking tot hul interaksies met Ca2 + (Fig 1).

Fig 1

Skematiese illustreer die subeenheidsamestelling van AMPA (glutamaat) reseptore. Vir eenvoud word die reseptore uitgebeeld met 2 subeenhede. GluR2 bevat 'n motief wat Ca2 + vloed deur die reseptor blokkeer, en dus heteromeriese reseptore wat by ...

Hierdie vroeë studies het betrekking op kondisioneringstudies, wat oor die algemeen herhaalde blootstelling aan dwelmmiddels vereis en vermoedelik siklusse van beloning en afkeer behels (onttrekking). Meer onlangse studies het ondersoek ingestel na hoe veranderinge in GluR-ekspressiemodellering wat verkry word deur herhaalde dwelmblootstelling, invloed het op intrakraniale selfstimulasie (ICSS), 'n operante taak waarin die grootte van die versterker (breinstimulasiebeloning) presies beheer word (Wys, 1996). Verhoogde uitdrukking van GluR1 in NAc-dop verhoog ICSS-drempels, terwyl verhoogde GluR2 hulle verminder (Todtenkopf et al., 2006). Die effek van GluR2 op ICSS is kwalitatief soortgelyk aan dié wat veroorsaak word deur dwelms van misbruik (Wys, 1996), wat daarop dui dat dit die toename in die lonende impak van die stimulasie weerspieël. In teenstelling hiermee is die effek van GluR1 kwalitatief soortgelyk aan dié wat veroorsaak word deur pro-depressiewe behandelings, insluitend geneesmiddelonttrekking (Markou et al., 1992) en K-opioïed-reseptoragoniste (Pfeiffer et al., 1986; Wadenberg, 2003; Todtenkopf et al., 2004; Carlezon et al., 2006), wat daarop dui dat dit afname in die lonende impak van die stimulasie weerspieël. Hierdie bevindinge dui daarop dat verhoogde uitdrukking van GluR1 en GluR2 in NAc-skaal merkbare verskillende gevolge het op gemotiveerde gedrag. Daarbenewens bevestig hulle vorige waarnemings wat verhoogde GluR1 en GluR2 uitdrukking in NAc-skulp het teenoorgestelde effekte in kokaïenplek-kondisioneringstudies (Kelz et al., 1999), en brei die veralgemeenbaarheid van hierdie effekte uit na gedrag wat nie deur misbruikmiddels gemotiveer word nie. Miskien belangriker, hulle verskaf meer bewyse om Ca2 + vloed binne die NAc in verminderde beloning of verhewe afkeer te impliseer. Aangesien Ca2 + 'n rol speel in beide neuronale depolarisasie en geenregulering, sal veranderinge in GluR-uitdrukking en AMPAR-subeenheidsamestelling in NAc-skaal waarskynlik fisiologiese en molekulêre reaksies begin, wat vermoedelik interaksie het om motivering te verander. Weereens word die meganismes waarvolgens Ca2 + seintransduksie gene wat betrokke is by aversive state, in detail hieronder beskryf.

A. Farmakologiese bewyse

Van die vroegste bewyse dat NAc 'n rol speel in aversive state, kom uit studies wat opioïede reseptor antagoniste insluit. Mikroinjecties van 'n wye spektrum opioïede reseptor antagonis (methylnaloxonium) in die NAc van opiaat afhanklike rotte vestig gekondisioneerde plek aversies (Stinus et al., 1990). In opiate-afhanklike rotte kan neerslagde onttrekking onmiddellike vroeë gene en transkripsiefaktore in die NAc veroorsaak (Gracy et al., 2001; Chartoff et al., 2006), wat die aktivering van MSNs voorstel. Selektiewe K-opioïde-agoniste, wat die effekte van die endogene K-opioïed-liganddinorfien naboots, produseer ook aversive state. Mikro-inspuitings van 'n K-opioïed-agonis in die NAc veroorsaak gekondisioneerde plek aversies (Bals-Kubik et al., 1993) en verhef ICSS drempels (Chen et al., 2008). Inhibitief (G_i-koppelde) K-opioïed-reseptore word gelokaliseer op die terminale van VTA dopamien-insette na die NAc (Svingos et al., 1999), waar hulle plaaslike dopamien vrystelling reguleer. As sodanig is hulle dikwels in teenstelling met μ- en δ-opioïed-reseptore (Mansour et al., 1995), en stimulasie produseer die teenoorgestelde effekte van agoniste by hierdie othr reseptore in gedragstoetse. Inderdaad, ekstrasellulêre konsentrasies van dopamien word in die NAc verminder deur sistemiese (DiChiara en Imperato, 1988; Carlezon et al., 2006) of plaaslike mikroinfusies van K-opioïed-agonis (Donzati et al., 1992; Spanagel et al., 1992). Verminderde funksie van midbrain dopamien stelsels is geassosieer met depressiewe toestande insluitend anhedonia in knaagdiere (Wys, 1982) en disfunksie by mense (Mizrahi et al., 2007). So blyk 'n afkeer van dopamien-insette aan die NAc, wat die stimulering van inhibitiewe dopamien D2-reseptore wat krities vir beloning lyk, verminderCarlezon and Wise, 1996).

Ander studies blyk 'n belangrike rol van dopamien D2-reseptore te bevestig in die onderdrukking van aversiewe response. Mikroinjekties van 'n dopamien D2-agtige antagonis in die NAc van opiaat-afhanklike rotte neersit tekens van somatiese opiate-onttrekking (Harris en Aston-Jones, 1994). Alhoewel die motiverings-effekte nie in hierdie studie gemeet is nie, kan behandelings wat opiate-onttrekking opdoen dikwels veroorsaak dat afersive state meer potensieel is as wat hulle somatiese tekens van onttrekking veroorsaak (Gracy et al., 2001; Chartoff et al., 2006). Interessant genoeg, veroorsaak mikroinjekties van 'n dopamien D1-agonis in die NAc ook somatiese tekens van onttrekking in opiaat afhanklike rotte. Die data toon dat 'n ander weg tot aversie verhoogde stimulasie van opwindende dopamien D1-reseptore by rotte is met opiate-afhanklikheidsgeïnduceerde neuroadaptasies in die NAc. Miskien nie verbasend nie, is een gevolg van D1-agtige reseptorstimulasie by opiaat afhanklike rotte fosforilering van GluR1 (Chartoff et al., 2006), wat sal lei tot 'n verhoogde oppervlakte-uitdrukking van AMPA-reseptore op die MSN's van die direkte pad.

B. Molekulêre bewyse

Blootstelling aan dwelms van misbruik (Turge et al., 1997) en stres (Pliakas et al., 2001) aktiveer die transkripsiefaktor CREB in die NAc. Virale vektorgeïnduceerde vermeerdering van CREB-funksie in die NAc verminder die lonende effekte van dwelms (Carlezon et al., 1998) en hipotalamiese brein stimulasie (Parsegiese et al., 2006), wat anhedonia-agtige effekte aandui. Dit maak ook lae dosisse kokaïen aversive ('n vermeende tekens van disfunksie), en verhoog die gedrag van onbetroubaarheid in die gedwonge swemtoets ('n vermeende teken van "gedragswanhoop") (Pliakas et al., 2001). Baie van hierdie effekte kan toegeskryf word aan CREB-gereguleerde toenames in die dinorforffunksie (Carlezon et al., 1998). Inderdaad, k-opioïed-reseptor-selektiewe agoniste het effekte wat kwalitatief soortgelyk is aan dié wat deur verhoogde CREB-funksie in die NAc geproduseer word, wat tekens van anhedonia en dysforia in beloningsmodelle en verhoogde onstabiliteit in die gedwonge swemtoets lewer (Bals-Kubik et al., 1993; Carlezon et al., 1998; Pliakas et al., 2001; Mague et al., 2003; Carlezon et al., 2006). In teenstelling hiermee, κ-selektiewe antagoniste produseer 'n antidepressant-agtige fenotipe wat ooreenstem met wat gesien word by diere met 'n versteurde CREB-funksie in die NAc (Pliakas et al., 2001; Newton et al., 2002; Mague et al., 2003). Hierdie bevindings suggereer dat een biologies belangrike gevolg van dwelm- of stresgeïnduceerde aktivering van CREB binne die NAc verhoogde transkripsie van dynorfien is, wat sleutel tekens van depressie veroorsaak. Dynorphine-effekte word waarskynlik bemiddel deur stimulasie van K-opioïed-reseptore wat optree om neurotransmitter vrystelling van mesolimbiese dopamienneurone te inhibeer, en sodoende die aktiwiteit VTA-neurone te verminder, soos hierbo verduidelik. Hierdie weg tot afkeer blyk dopamien-inset te verminder vir die NAc, wat afname in die stimulering van inhibitiewe dopamien D2-reseptore wat krities lyk vir beloning (Carlezon and Wise, 1996). Soos hieronder uiteengesit, is daar ook bewyse dat verhoogde uitdrukking van CREB in die NAc direk die opwinding van MSN's verhoog (Dong et al., 2006) benewens die verlies van D2-gereguleerde inhibisie, wat die moontlikheid verhoog dat meervoudige effekte bydra tot die aversiewe response.

Herhaalde blootstelling aan dwelmmiddels kan GluR1-uitdrukking in die NAc verhoog (Churchill et al., 1999). Virale vektorgeïnduceerde vermeerdering van verhoogde GluR1 in die NAc verhoog dwelmaversing in plek-kondisioneringstudies, 'n 'atipiese' tipe geneesmiddel sensibilisering (dws verhoogde sensitiwiteit vir die aversive eerder as die lonende aspekte van kokaïen). Hierdie behandeling verhoog ook ICSS drempels (Todtenkopf et al., 2006), wat anhedonia-agtige en dysforia-agtige effekte aandui. Interessant genoeg is hierdie motiveringseffekte feitlik identies aan dié wat veroorsaak word deur verhoogde CREB-funksie in die NAc. Hierdie ooreenkomste verhoog die moontlikheid dat beide effekte deel is van dieselfde groter proses. In een moontlike scenario kan dwelmblootstelling veranderinge in die uitdrukking van GluR1 in die NAc veroorsaak, wat sal lei tot plaaslike toenames in die oppervlaktetekens van Ca2 + -permeabele AMPA-reseptore, wat Ca2 + instroming sal verhoog en CREB aktiveer, wat lei tot veranderinge in natrium kanaal uitdrukking wat die basislyn beïnvloed en die opwinding van MSN's in die NAc (Carlezon en Nestler, 2002; Carlezon et al., 2005; Dong et al., 2006). Alternatiewelik kan vroeë veranderinge in CREB-funksie voorafgaan tot veranderinge in GluR1-uitdrukking. Hierdie verhoudings word tans intensief bestudeer in verskeie NIDA-befondsde laboratoriums, insluitende ons eie.

A. Toets die hipotese met elektrofisiologie

Een van die voorbeelde van die inhibisie / beloning hipotese is dat wydverspreide en langdurige inhibisie van NAc-ontsteking, soos by inaktivering of letselstudies, nie loonende effekte teweegbring nie (bv. Yun et al., 2004b). Dit laat die moontlikheid dat dit nie die NAc belemmer nie, wat beloning beloon, maar eerder die oorgange van normale basale vuurkoerse tot laer koerse wat voorkom wanneer belonende stimuli teenwoordig is. Langdurige inhibisie kan die dinamiese inligting wat normaalweg geïnkripteer word, verval in die oorgangsverlies van NAc-vuur.

Elektrofisiologie-gebaseerde toetse van die voorspellings van hierdie hipotese val in twee basiese kategorieë. Die eerste kategorie behels die manipulering van 'n dier se gedragstoestand om volgehoue ​​veranderinge te lewer in responsiwiteit vir belonende stimuli, gevolg deur toetsing vir elektrofisiologiese korrelate van hierdie veranderde beloningstoestand. Byvoorbeeld, die vroeë onttrekkingstoestand van chroniese blootstelling aan psigostimulante word gekenmerk deur anhedonia en gebrek aan responsiwiteit aan natuurlike belonende stimuli. Wat sal die inhibisie / beloning hipotese voorspel oor die elektrofisiologiese status van NAc neurone tydens hierdie toestand? Die belangrikste voorspelling is dat NAc-neurone afname sal toon in die aktiwiteitsonderdrukking wat normaalweg geproduseer word deur blootstelling aan 'n lonende stimulus (bv. Sukrose). Ons weet dit is nog nie ondersoek nie. Moontlike meganismes vir so 'n afname in inhibisie, indien dit voorkom, kan algehele toenames in neuronale opwinding insluit, wat geproduseer word deur enige kombinasie van veranderinge in intrinsieke opwinding (bv. Verhoogde Na + of Ca2 + strome, verminderde K + strome) of sinaptiese oordrag (bv. Afname in glutamatergiese of toenames in GABAergic transmissie). Aan die ander kant dui die beskikbare data op NAc MSN opgewondenheid tydens vroeë psigostimulerende onttrekking aan dat dit eintlik gedurende hierdie fase afgeneem het (Zhang et al., 1998; Hu et al., 2004; Dong et al., 2006; Kourrich et al., 2007). Soos hierbo genoem, is dit moontlik dat 'n langdurige depressie in opgewondenheid beloningsverwante inligting in transiente brandinhibisies kan degradeer, miskien deur 'n "vloer" -effek te skep en die grootte van hierdie inhibisies te verminder. Hierdie moontlikheid moet nog getoets word.

Met inagneming van die oënskynlike verband tussen NAc en ventrale pallidum in beloningkodering (sien hierbo), sou ons voorspel dat enige opgewondenheidsveranderings wat geproduseer word deur volgehoue ​​modulasie van 'n dier se beloningstoestand veral sigbaar kan wees in striatopallidale / D2 neurone. Alhoewel die bestudering van die gedetailleerde fisiologiese eienskappe van hierdie neurone in die verlede moeilik was, is die onlangse ontwikkeling van 'n lyn van BAC-transgeniese muise wat GFP in hierdie neurone uitdruk (Gong et al., 2003; Lobo et al., 2006) het dit moontlik gemaak om hulle te visualiseer vitro snypreparate, wat die potensiaal vir fisiologiese karakterisering van D2-selle aansienlik fasiliteer.

Die tweede kategorie van elektrofisiologie-gebaseerde toetse behels die gebruik van genetiese ingenieurswese (sien onder) om die funksionele uitdrukking van sleutelkomponente van die sellulêre masjinerie vir opwindbaarheids- of opwindingsmodulasie in NAc-neurone te verander. In teorie kan dit modulasie van die inhibisies of opwindings wat met beloning of afkeer verband hou, onderskeidelik in NAc neurone geassosieer word. Met hierdie in gedagte, is miskien die mees bruikbare teikengroepe diegene wat deelneem aan aktiwiteitsafhanklike modulasie van neuronale opwinding, eerder as om basale vuurpryse te handhaaf. Hierdie teikens sal waarskynlik 'n beter geleentheid bied om die stimuli-responsiwiteit te moduleer as meer algemene teikens (bv. Na + -kanaal subeenhede), wat sodoende die evaluering van die inhibisie / beloning hipotese moontlik maak. Byvoorbeeld, die vuurfrekwensie van aktiewe neurone kan beheer word deur verskeie ioniese konduktansies wat spyk-na-hipolarisasies (AHP's) veroorsaak. Deur teikens op NAc-neurone met genetiese (of moontlik farmakologiese) manipulasie gemik op die kanale wat AHP's produseer, kan dit moontlik wees om die grootte van die afkeerverwante opwekkingsreaksies in hierdie neurone te verminder en sodoende te toets of hierdie fisiologiese verandering korreleer met verminderde gedrag indices of aversion.

B. Toets die hipotese met gedragspakologie

Een van die voor die hand liggende farmakologiese toetse sal bepaal of rotte self dopamien D2-agoniste direk in die NAc toedien. Interessant genoeg, dui vorige werk daarop dat, terwyl rotte self-administrerende kombinasies van D1-agtige en D2-agoniste in die NAc self bestuur, óf dwelmkomponente óf self administreer, ten minste by die dosisse wat getoets word (Ikemoto et al., 1997). Terwyl dit op die oppervlak voorkom, lyk dit asof ons werkhipotese ongeldig is. Elektrofisiologiese bewyse dui daarop dat mede-aktivering van D1- en D2-reseptore op NAc-neurone onder sekere omstandighede 'n vermindering in hul membraan-opwinding kan veroorsaak wat nie gesien word in reaksie op óf alleenlike agonis (O'Donnell en Grace, 1996). Daarbenewens is meer werk nodig om die gedragseffekte van intra-NAc mikroinfusies van GABA agoniste te bestudeer; Histories is hierdie werk verhinder deur swak oplosbaarheid van bensodiasepiene, wat bekend staan ​​as verslawend (Griffiths en Ator, 1980) ten spyte van hul neiging om dopamienfunksie in die NAc te verminder (Hout, 1982; Finlay et al., 1992: Murai et al., 1994) En die relatief klein aantal navorsers wat brein mikroinjectie prosedures saam met modelle van beloning gebruik. Nog ander maniere om ons hipotese te toets, sou wees om die effekte van manipulasies in breinareas stroomaf van D2-reseptor-bevattende MSN's te bestudeer. Weereens dui vroeë getuienis daarop dat beloning gekodeer word deur aktivering van die ventrale pallidum, 'n vermoedde gevolg van die remming van die MSN's van die indirekte weg (Tindell et al., 2006).

C. Toets die hipotese met genetiese ingenieurswese

Die ontwikkeling van genetiese tegnieke wat die rigting van induktiewe of voorwaardelike mutasies op spesifieke breinareas moontlik maak, sal 'n belangrike instrument wees om ons hipoteses te toets. Muise met konstitutiewe skrapping van GluRA ('n alternatiewe naam vir GluR1) toon baie veranderinge in sensitiwiteit vir dwelmmisbruik van misbruik (Vekovischeva et al., 2001; Dong et al., 2004; Mead et al., 2005, 2007), waarvan sommige in ooreenstemming is met ons werkshipotese en waarvan sommige nie. Die verlies van GluR1 vroeg in ontwikkeling kan die responsiwiteit dramaties verander in talle tipes stimuli, insluitende dwelmmiddels. Daarbenewens het hierdie GluR1-mutante-muise die proteïen dwarsdeur die brein, terwyl die navorsing wat hier hersien word, fokus op meganismes wat voorkom binne NAc. Hierdie punte is veral belangrik, aangesien die verlies van GluR1 in ander breinstreke na verwagting dramatiese en soms baie verskillende effekte op dwelmmisbruikverwante gedrag sal hê. Soos net een voorbeeld, het ons getoon dat modulasie van GluR1 funksie in die VTA die teenoorgestelde uitwerking op dwelmreaksies uitoefen in vergelyking met die modulasie van GluR1 in die NAbc (Carlezon et al., 1997; Kelz et al., 1999). Die bevindings in GluR1-tekortkomende muise is nie teenstrydig met die gekombineerde bevindinge van die NAc en die VTA nie: Konstitutiewe GluR1 mutantmuise is meer sensitief vir die stimulerende effekte van morfien ('n effek wat verklaar kan word deur die verlies van GluR1 in die NAc) , maar hulle ontwikkel nie progressiewe toenames in responsiwiteit op morfien nie ('n effek wat verklaar kan word deur die verlies van GluR1 in die VTA). Toetse vind plaas onder toestande wat sensitiwiteit bevorder en bykomende breinstreke betrek. Gevolglik moet mens versigtig wees om ruimtelike en temporale interpretasies aan data uit konstitutiewe knockout-muise toe te ken: die literatuur word volop met voorbeelde van proteïene wat dramaties verskillende (en soms ook) teenoorgestelde effekte op gedrag het, afhangende van die breinstreke wat ondersoek word. Carlezon et al., 2005).

Voorlopige studies van muise met induceerbare uitdrukking van 'n dominante negatiewe vorm van CREB-'n manipulasie wat die opwinding van NAc MSN's verminder, is oorhoofse vir die lonende effekte van kokaïen terwyl dit ongevoelig is vir die aversiewe effekte van 'n K-opioïed-agonis (DiNieri et al., 2006). Alhoewel hierdie bevindings in ooreenstemming is met ons werkshipotese, kan verdere studies (bv. Elektrofisiologie) help om die fisiologiese basis van hierdie effekte te karakteriseer. Ongeag, 'n verhoogde kapasiteit om ruimtelike en tydelike beheer oor die uitdrukking van gene wat die opwinding van NAc MSNs reguleer, sal progressief meer gesofistikeerde toetse van ons werkshipotese moontlik maak.

Befonds deur die Nasionale Instituut vir Dwelmmisbruik (NIDA) verleen DA012736 (aan WAC) en DA019666 (tot MJT) en 'n McKnight-Land Grant professorskap (aan MJT). Ons bedank MJ Kaufman, B. deB. Fredrick, en SS Negus vir toestemming om ongepubliseerde data van hul breinbeeldstudie in ape te noem.